A ADSORÇÃO EM CARVÃO ATIVO

...

qm Fração de adsorbato no adsorvente máxima Kg adsorbato/Kg adsorvente

Ce ou C Concentração do soluto em solução no equilíbrio Kg/m3

n Expoente da isoterma de Freundlich -

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO 1

2 OBJETIVOs 3

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 4

3.1 ADSORÇÃO 4

3.2 PROCESSO DE ADSORÇÃO E ADSORVENTES 4

3.3 APLICAÇÕES 5

3.4 ISOTERMAS DE ADSORÇÃO 6

3.5 MODELOS DE ADSORÇÃO 7

3.6 CURVA DE EFLUÊNCIA E PONTO DE RUPTURA 8

4 Materiais e método 11

4.1 equipamentos e Materiais 11

4.2 Procedimento experimental 11

5 Resultados e Discussões 12

5.1 EQUILÍBRIO ESTÁTICO 12

5.2 CINÉTICA DE ADSORÇÃO 16

6 Conclusões 19

Referências 20

ANEXO A - Memorial de cálculo 21

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1 INTRODUÇÃO

A adsorção envolve contato do sólido com líquido ou gases que resulta na transferência de massa do fluído para o sólido. É usada para desumidificar ar e outros gases, para remover odores e impurezas dos gases industriais e outros. As separações típicas de líquidos incluem descoloração de produtos derivados de petróleo e das soluções de açúcar, remoção de odores e gosto da água, etc.

Os principais absorventes utilizados são: carvão ativo, alumina, argilas, resinas orgânicas a adsorventes silicosos. Porém, devemos distinguir dois tipos de adsorção:

- Adsorção Física: Fenômeno reversível que ocorre por forças entre as moléculas do sólido e as da espécie a ser adsorvida. A adsorção física é acompanhada pela liberação de calor da ordem do calor de sublimação do fluído (soluto);

- Quimisorção: É o resultado da interação química entre o sólido e a substância adsorvida e é acompanhado pela liberação de calor da ordem do calor de reação.

Seja qual for o tipo de adsorção, as curvas de concentração do soluto na fase sólida em função da concentração de soluto na fase fluída, dependem da temperatura. Uma curva a uma dada temperatura é chamada de isoterma de adsorção.

O equilíbrio entre a concentração do soluto no fluido e sua concentração na fase sólida reproduz de alguma forma a solubilidade de um gás em um líquido. Os dados são graficados em isotermas de adsorção como as mostradas na Figura 1.

Figura 1 - Tipos comuns de isotermas de adsorção

[pic 2]

Fonte: Roteiro do experimento de Adsorção em carvão ativo

A equação da isoterma de Freundlich (Equação 1), representa o tipo de adsorção favorável, ajusta dados para muitos sistemas de adsorção física e é particularmente útil para líquidos.

(1)[pic 3]

onde: q é a massa do soluto adsorvido por massa do adsorvente (kg adsorvato/kg adsorvente); c a concentração do soluto na fase líquida, em equilíbrio, por volume de fluido (kg adsorvato/m3); e K e n são constantes que devem ser determinadas experimentalmente e suas dimensões dependem do valor de n.

A isoterma de Langmuir (Equação 2) é dada por:

(2) [pic 4]

onde: q0 (kg adsorvato/Kg sólido) e K (kg/m3) são constantes determinadas experimentalmente.

Esta equação é obtida assumindo-se as seguintes hipóteses:

- as espécies adsorventes estão ligadas à superfície em locais fixos;

- cada centro ativo só pode acomodar uma espécie adsorvida, no limite forma-se uma monocamada;

- a adsorção é energeticamente idêntica em todos os sítios ativos;

- quando c

A isoterma de Langmuir considera a adsorção de apenas uma molécula por sítio (monocamada) e supõe também que não há interação entre as moléculas adsorvidas. Em algumas situações estas considerações não são válidas, pois mais de uma molécula do adsorvato pode ocupar um sítio adsorção, podem haver interações entre as moléculas adsorvidas; o que torna complexa a modelagem e compreensão dos fenômenos que ocorrem nos processos de adsorção.

A determinação dos parâmetros pode ser realizada em resultados de ensaios de laboratório os quais podem ser aplicados em modelos que descrevem a adsorção em leitos cromatográficos empacotados, adsorção em reatores agitados, leitos fluidizados ou expandidos.

Graficando-se 1/q por 1/c temos que a inclinação é igual a K/qm e a intersecção no eixo das ordenadas é igual a 1/qm.

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2 OBJETIVOs

a) Determinar:

a-1) A curva de equilíbrio estático (em processo batelada no banho termostático) na adsorção de ácido orgânico (soluto) em solução aquosa, na superfície do adsorvente granulado, para uma concentração inicial do soluto e para uma temperatura distinta;

a-2) A curva cinética de adsorção para esta mesma temperatura (isoterma).

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3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 ADSORÇÃO

Adsorção é um processo de separação no qual certos componentes de uma fase fluida são transferidos para a